新華社記者 柯高陽
蓋房子用的水泥能用來發電，還能當成“電池”儲能。東南大學9日發布最新科研成果，該校科研人員研發出仿生自發電－儲能混凝土，將高能耗的水泥變為“綠色能量體”，為構建新型能源體系、實現“雙碳”目標提供技術助力。
統計數據顯示，我國建筑全過程能耗占到全國能源消費總量的45%，碳排放量占全國排放總量超50%。針對當前建筑行業高能耗、傳統光伏發電受天氣制約、儲能成本較高的痛點，中國工程院院士、東南大學教授繆昌文帶領的科研團隊以水泥為載體，研發了N型、P型兩種自發電水泥基材料和自儲電水泥基超級電容器。
實驗結果顯示，N型熱電水泥的塞貝克系數（衡量材料熱電性能的重要參數）為傳統水泥基熱電材料最高值的10倍；P型熱電水泥的功率因數PF值（衡量交流電源效率的重要參數）是傳統水泥基熱電材料最高值的51倍，衡量熱電材料熱電轉換效率的ZT值為傳統水泥基熱電材料最高值的42倍。科研團隊還基于特種磷酸鎂水泥研發了儲能材料，制成儲能墻板后可存儲居民住宅約一天的用電量，與光伏配套使用可提升光伏利用率30%以上，降低用電成本超過50%。
“這項創新成果的研發靈感源于我們對植物根莖的深度觀察。”東南大學材料科學與工程學院教授周揚介紹，自然界中植物維管組織的層狀木質結構不僅強韌，還能為離子傳輸提供“高速通道”，并通過界面選擇性調控離子通過。受此啟發，科研團隊運用雙向冷凍冰模板法，復刻植物維管的微觀形態，并向層間孔隙填充柔性材料，實現水泥基材料高強、高韌、高離子導電率的統一，讓水泥兼具建筑材料與能源載體的雙重屬性。
繆昌文院士表示，仿生自發電－儲能混凝土在自發電與自儲能技術方面取得的突破，有助于推進建筑、交通等領域清潔低碳轉型。在建筑領域，自發電、自儲能水泥制成的墻板可以降低建筑對外部電網的依賴；未來這一新材料還有望拓展到偏遠地區無人基站供電、低空飛行器續航補能等場景，應用前景廣闊。
